respuesta a la fertilización orgánica con el uso de biol y
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Respuesta a la fertilización orgánica con el
uso de Biol y potásica inorgánica en King
grass (Pennisetum purpureum) para
estimación energética de potencial productivo
de biogás, Zamorano, Honduras
Juan José Escobar Morán
Oscar Edgardo Ronquillo Molina
Zamorano, Honduras Noviembre, 2012
i
ZAMORANO
DEPARTAMENTO DE CIENCIA Y PRODUCCIÓN AGROPECUARIA
Respuesta a la fertilización orgánica con el
uso de Biol y potásica inorgánica en King
grass (Pennisetum purpureum) para
estimación energética de potencial productivo
de biogás, Zamorano, Honduras
Proyecto especial de graduación presentado como requisito parcial para optar
al título de Ingeniero Agrónomo en el
Grado Académico de Licenciatura
Presentado por:
Juan José Escobar Morán
Oscar Edgardo Ronquillo Molina
Zamorano, Honduras Noviembre, 2012
ii
Respuesta a la fertilización orgánica con el
uso de Biol y potásica inorgánica en King
grass (Pennisetum purpureum) para
estimación energética de potencial productivo
de biogás, Zamorano, Honduras
Presentado por:
Juan José Escobar Morán
Oscar Edgardo Ronquillo Molina
Aprobado:
_____________________
Gloria Arévalo, M.Sc.
Asesor principal
_____________________
Victoria Cortés, M.Sc.
Asesor
_____________________
Carlos Gauggel, Ph.D.
Asesor
_____________________
Abel Gernat, Ph.D.
Director
Departamento de Ciencia y Producción
Agropecuaria
_____________________
Raúl Zelaya, Ph.D.
Decano Académico
iii
RESUMEN
Escobar Morán, J.J. y O.E. Ronquillo Molina. 2012. Respuesta a la fertilización orgánica
con el uso de Biol y potásica inorgánica en King grass (Pennisetum purpureum) para
estimación energética de potencial productivo de biogás, Zamorano, Honduras. Proyecto
especial de graduación del programa de Ingeniería Agronómica, Escuela Agrícola
Panamericana, Zamorano, Honduras. 27 p.
La generación de energía a partir de biomasa requiere de la caracterización y
seleccionado de los sustratos que presenten una mayor viabilidad de conversión energética
mediante un biodigestor. Así mismo se cuenta con estudios de requerimientos de
nutrientes para dichos cultivos, que son utilizados para medir eficiencia en el uso de
fertilizantes. El objetivo del estudio fue evaluar la respuesta a la fertilización orgánica con
el uso de Biol y potásica inorgánica en King grass (Pennisetum purpureum) como cultivo
energético y la estimación energética de potencial productivo de biogás del pasto. Se
utilizaron tres dosis de fertilización potásica inorgánica de 0, 165 y 330 K kg/ha y tres
dosis de Biol generado con excretas de ganado lechero, agua potable y agua residual en
relaciones de 4:1 y dosis de 2,000 y 3,000 L/ha para evaluar la producción de biomasa y el
contenido nutricional del cultivo al final de su ciclo por medio de análisis de extracción
nutrientes y elementos pesados de tejido foliar. Se determinó el contenido de fibras (FND
y FAD) para determinar el contenido de hemicelulosa del pasto y se estimó la producción
potencial de biogás obtenida para cada tratamiento. La mayor producción de MS con
fertilización inorgánica se obtuvo con 165 kg/ha K y para la fertilización orgánica se
obtuvieron rendimientos similares en todas las dosis. El contenido de hemicelulosa del
pasto disminuye con el aumento de la fertilización potásica inorgánica y con el uso de
Biol se mantiene y a niveles superiores a medida aumenta la dosis. El aumento en las
dosis inorgánicas de potasio y orgánicas aumenta la cantidad de nutrientes extraídos, sin
embargo su producción neta disminuye a partir de la dosis inorgánica 330 kg/ha. En el
estudio se estimó la cantidad de macronutrientes extraídos para producir una tonelada de
materia seca (kg/t MS) en un corte: N-18.5, P-3, K-23, Ca-4, Mg-1.1 y S-1.05. La mayor
cantidad potencial de energía obtenida por conversión a biogás se obtiene con 165 kg/ha
K y 2000 L/ha Biol más agua residual; y corresponden de igual manera a la mayor
obtención de hemicelulosa acumulada. La cantidad de hemicelulosa (H) para un corte con
kg/ha de K (d) inorgánica es: H= 3.11833-0.00678d. Los metales pesados son acumulados
en el material vegetal, el aluminio en concentraciones de 60 g/t de materia seca producida.
Palabras clave: Biodigestores, contenido de fibras, energía, gas metano, pastos.
iv
CONTENIDO
Portadilla .............................................................................................................. i
Página de firmas ................................................................................................... ii Resumen ............................................................................................................... iii Contenido ............................................................................................................. iv
Índice de cuadros y figuras ................................................................................... v
1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1
2 MATERIALES Y MÉTODOS .......................................................................... 4
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................................ 10
4 CONCLUSIONES .............................................................................................. 23
5 RECOMENDACIONES .................................................................................... 24
6 LITERATURA CITADA ................................................................................... 25
v
ÍNDICE DE CUADROS Y FIGURAS
Cuadros Página
1. Nutrientes aplicados (kg/ha) en fertilización inorgánica al cultivo de King grass
(Pennisetum purpureum) en Zamorano, Honduras ....................................................... 6
2. Fertilizantes aplicados (kg/ha) en cultivo de King grass (Pennisetum purpureum)
en Zamorano, Honduras ................................................................................................ 6
3. Fertilizantes aplicados (kg/ha) en cultivo de King grass (Pennisetum purpureum)
en Zamorano, Honduras ................................................................................................ 6
4. Micronutrientes aplicados (g/ha) en fertilización orgánica al cultivo de King
grass (Pennisetum purpureum) en Zamorano, Honduras .......................................... 6
5. Variables agronómicas para pasto Pennisetum purpureum cv. King grass a los
75 días después de siembra bajo diferentes dosis de fertilización inorgánica en
Zamorano, Honduras ............................................................................................... 9
6. Variables agronómicas para pasto Pennisetum purpureum cv. King grass a los 75
días después de siembra bajo diferentes dosis de fertilización orgánica en la
Zamorano, Honduras ..................................................................................................... 9
7. Producción de materia fresca y materia seca (t/ha) a los 80 días después de
siembra con diferentes dosis de fertilización inorgánica del pasto King grass
(Pennisetum purpureum) en Zamorano, Honduras .................................................... 14
8. Producción de materia fresca y materia seca (t/ha) con diferentes dosis de
fertilización orgánica (L/ha) del pasto King grass (Pennisetum purpureum) en
Zamorano, Honduras ................................................................................................... 14
9. Análisis foliares a los 75 días del cultivo de King grass (Pennisetum
purpureum) bajo diferentes dosis de fertilización orgánica e inorgánica en
Zamorano, Honduras ............................................................................................... 15
10. Análisis de nutrientes de inicio del cultivo de King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras ...................................................................... 15
11. Matriz de biodisponibilidad del cultivo de King grass (Pennisetum purpureum)
bajo diferentes dosis de fertilización inorgánica y orgánica en Zamorano,
Honduras ................................................................................................................. 16
12. Micronutrientes extraídos (kg/t MS) usando diferentes dosis de fertilización
potásica inorgánica en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en
Zamorano, Honduras ............................................................................................... 16
13. Micronutrientes extraídos (g/t) usando diferentes dosis de fertilización potásica
inorgánica en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en
Zamorano, Honduras ............................................................................................... 17
vi
14. Macronutrientes extraídos (kg/t MS) usando diferentes dosis de fertilización
orgánica en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano,
Honduras ................................................................................................................. 17
15. Micronutrientes y metales pesados (g/ha) aplicados usando diferentes dosis de
fertilización orgánica (L/ha) en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King
grass en Zamorano, Honduras ................................................................................. 18
16. Micronutrientes extraídos (g/t MS) usando diferentes dosis de fertilización
orgánica (L/ha) en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en
Zamorano, Honduras ............................................................................................... 18
17. Metales pesados extraídos (g/t MS) usando diferentes fuentes de agua en
mezcla de BIOL para fertilización orgánica (L/ha) en el cultivo de Pennisetum
purpureum cv. King grass en Zamorano, Honduras ............................................... 19
18. Comparación del contenido de fibra acido y neutro detergente y contenido de
hemicelulosa del pasto Pennisetum purpureum cv. King grass bajo diferentes
dosis de fertilización inorgánica en Zamorano, Honduras ...................................... 19
19. Comparación del contenido de bajo diferentes dosis de fertilización orgánica
(L/ha) en Zamorano, Honduras ............................................................................... 19
20. Cantidad de hemicelulosa producida (t/ha) a partir de la materia seca (t/ha)
producida bajo diferentes dosis de fertilización orgánica e inorgánica del pasto
Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano, Honduras .......................... 20
21. Producción de biogás (m3) estimado a partir de Pennisetum purpureum cv. King
grass con diferentes dosis de fertilización inorgánica en Zamorano, Honduras ..... 20
22. Producción de biogás (m3) estimado a partir de Pennisetum purpureum cv. King
grass con diferentes dosis de fertilización orgánica en Zamorano, Honduras ........ 21
23. Correlaciones entre contenido de nitrógeno y potasio con la cantidad
hemicelulosa para la fertilización orgánica e inorgánica del pasto Pennisetum
purpureum cv. King grass en Zamorano Honduras ................................................ 21
24. Ecuaciones para la determinación del contenido de hemicelulosa (hemicelulosa
%), materia fresca (MF t/ha) y materia seca (MS t/ha) a partir de dosis de
fertilización potásica inorgánica (K kg/ha) y fertilización orgánica (Biol L/ha)
en Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano Honduras ........................ 21
Figuras Página
1. Altura de tallo (cm) del pasto King grass (Pennisetum purpureum) en
Zamorano, Honduras ................................................................................................... 10
2. Longitud de la hoja (cm) del pasto King grass (Pennisetum purpureum) en
Zamorano, Honduras ............................................................................................... 11
3. Número de macollas por metro en el cultivo King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras ...................................................................... 12
4. Número de tallos promedio por macolla en un metro de King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras ...................................................................... 12
5. Número de hojas por metro en Pennisetum purpureum cv. King grass en
Zamorano, Honduras ............................................................................................... 13
1
1. INTRODUCCIÓN
El desarrollo económico de la sociedad actual depende radicalmente en la energía. La
forma en que la energía es producida, proveída y consumida afecta fuertemente el
ambiente local y global, siendo de esta manera un punto clave en el desarrollo sostenible
(Tran et al. 2011). La actual reducción de las reservas de energía provenientes de
combustibles fósiles y el deterioro ambiental por su uso y consumo genera expectativa y
una necesidad en el desarrollo de alternativas que sean sostenibles, renovables y
ambientalmente amigables (Ge et al. 2011). El Consejo Mundial de Energía (WEC)
indicó que el consumo mundial de energía necesitaría provenir de fuentes renovables para
estabilizar las emisiones globales de gases de efecto invernadero para el 2020 (Tran et. al
2011). Las nuevas tecnologías e innovación en producción de energías limpias es además
estimulada por la necesidad de reducir emisiones a la atmósfera (León et al. 2010). Del
total de energía proveniente de combustibles fósiles consumida en el mundo el 40% es
atribuido al sector transporte y este es encargado del 23% del total de gases de efecto
invernadero (Djomo y Blumberga 2011). Las tendencias apuntan hacia la incorporación
de fuentes renovables de energía en los procesos productivos, en donde la energía
proveniente de fuentes biológicas es uno de los componentes con mayor crecimiento e
investigación. Los Estados Unidos de Norteamérica producen en la actualidad a partir de
biomasa el 4% de la energía que consume (Barney y DiTomaso 2011). El proceso de
incorporación de fuentes renovables es alcanzable; según la Agencia Internacional de
Energía, una economía importante en el mundo como Brasil obtiene un 52.5% de energía
de fuentes no renovables y 47.5% es de fuentes renovables. La comparación es importante
cuando destacamos que el mundo el 87.8% de energía consumida proviene de
combustibles fósiles y solo un 12.2% de fuentes renovables.
La biomasa ha sido utilizada en muchos casos como una fuente directa de combustión
para la producción de energía, pero las diferentes necesidades de un combustible en sus
diferentes formas, redirigen los esfuerzos hacia investigaciones en biomasa que pueda ser
utilizada para producir dicho combustible. Las tecnologías nacientes toman ventaja de que
las plantas aprovechan la energía solar y la usan para fijar dióxido de carbono que luego
es aprovechado para producir azúcares que conformarán la estructura de la planta con
celulosa y hemicelulosa principalmente (León et al. 2010). En muchos de los tejidos
vegetales, la hemicelulosa representa arriba del 40% del total de materia seca y puede ser
utilizada para su fermentación y posterior producción de energía (Qiabi et al. 1994). La
biomasa sostiene actualmente el 12% de las necesidades energéticas, en donde, los
carbohidratos, son los principales sustratos fermentables para la producción de
combustibles (Djomo y Blumberga 2011). En términos de bioenergía moderna; etanol,
biodiesel, biogás y combustión de materiales vegetales para calderas industriales
2
son los tres principales productos bioenergéticos. La biomasa obtenida de pastos perennes
tiene altas concentraciones de lignina y celulosa cuando comparamos con cultivos
anuales, por tanto mayor potencial en generación de calor y energía (Xi et al. 2011).
El reto actual es encontrar materiales que provean las características necesarias para
favorecer la eficiencia en la conversión de celulosa en metano, etanol o energía
directamente, tales como: alto que puede alcanzar hasta 3 m de altura y rendimientos de
entre 70 y 150 t/ha/año dependiendo de condiciones de suelo, manejo del cultivo y
condiciones ambientales. Es uno de los cultivos energéticos prometedores ya que también
puede ser cosechado hasta 4 veces al año en regiones templadas y hasta 9 cortes en el
trópico en una pastura establecida (Xi et al. 2011). Estudios realizados en suelos
marginales y con especies que posean las características deseadas para la producción de
energías, apuntan a especies como Arundo donax, variedades energéticas de caña de
azúcar, Miscanthus giganteus, Erianthus giganteus y Pennisetum purpureum ya que
muestran los más altos rendimientos en rangos entre 50 a 78 t/ha/año de material fresco.
Resultados previos muestran que el contenido de glucosa y celulosa de varios cultivos
energéticos incluidos Arundo donax, Pennisetum purpureum, variedades energéticas de
caña y miscanthus; son similares y comparables en rangos de 0.326 – 0.397 g/g) (Ge et al.
2011). Sin embargo es importante notar que la calidad de la fibra es un factor
determinante para la producción de energía a partir de material vegetal, ya que altos
niveles pueden reducir la conversión de la celulosa. En ese sentido en otro estudio
realizado, la cantidad de lignina acumulada en Arundo donax y Pennisetum purpureum
fue mayor (9.6% y 9.2 a 11.6% respectivamente) comparado con variedades energéticas
de caña (6.5%) (León et al. 2010). Otro estudio declara la habilidad de acumulación de
materia seca de Pennisetum purpureum hasta de 60 t/ha/año, bajo óptimas condiciones de
crecimiento y fertilización y se alcanzaron rendimientos de 30 t/ha en condiciones pobres
de N en el suelo aún así alcanzando niveles energéticos deseables (Fuisa et al. 2009).
El valor calórico neto que teóricamente puede ser obtenido de un Pennisetum purpureum
por combustión de los gases volátiles puede ser de 10 MJ/kg de materia seca (Strezov et
al. 2008). Los biodigestores anaeróbicos son favorecidos con material verde y fresca e
investigaciones han demostrado que 1 ton de pasto King grass puede producir 171 m3 de
biogás. La producción de biogás es 50% mayor comparada con Elephant grass así como
también la producción de biomasa por unidad de área. El uso de pasto King grass en la
producción de biogás pueden esperarse rendimientos de más de 200 t/ha y rendimientos
de gas metano oscilan entre 160 – 190 m3/t de materia fresca (Energy, Utility &
Environment Conference 2012). El biogás por su contenido de metano contiene entonces
energía y se estima que un metro cúbico de biogás en composición ideal de 65% de
metano, equivale energéticamente a 6.41 Kw/h. Al considerar la eficiencia en la
conversión de energía de un generador; podríamos esperar una producción de 1.23 a 1.84
Kw/h por cada metro cúbico (Víquez 2009).
El estudio de los requerimientos de fertilización necesarios para la producción eficiente y
económica de materias primas utilizadas para la producción de biogás es necesario para
maximizar el uso de fuentes de fertilizantes. Además de ello tomando en cuenta que los
residuos de cualquier proceso productivo o de generación de biogás pueden proveer
2
nutrientes cuando son devueltos al suelo. Por lo tanto la cantidad de nutrientes proveídos
puede afectar al mismo tiempo la cantidad de nutrientes devuelto a un sistema (Fish y
Russo 2012). El Biol es un material rico en nutrientes que resulta de la descomposición
anaeróbica de materia orgánica que ha sido dispuesta en un biodigestor. Sin embargo todo
material nutritivo devuelto y dispuesto en el suelo debe ser analizado y regulado bajo
límites respecto de su contenido; como cantidad de cloro y conductividad eléctrica; así
como también evaluación de sus costos de retorno1. Identificar cultivos capaces de
producir alto tonelaje en suelos marginales o degradados con la menor adición de fuentes
nutritivas es uno de los retos para la sostenibilidad de la industria energética (Barney y
DiTomaso 2011). Estudios realizados en la utilización y aprovechamiento de nutrientes
por cultivos energéticos perennes identifican a Pennissetum purpureum como uno de los
candidatos ideales para la producción de biomasa aún cuando la eficiencia en
aprovechamiento de nitrógeno es menor comparada con caña de azúcar y sorgo energético
(52% menos rendimiento en biomasa (Ra et al. 2012). Otro estudio realizado muestra que
la concentración de K en la biomasa cosechada en primera cosecha fue de 21 g K kg-1
MS y tiende a decrecer en el tiempo, sin embargo esta se mantiene mayor comparada con
otras especies como Panicum virgatum. Al considerar un ciclo de cuatro años, el
promedio de concentración de K en la planta es aún mayor en Penissetum purpureum
comparado con variedades energéticas de caña (10.9 g K kg-1 MS y 9.2 g K kg-1 MS
respectivamente). En el mismo estudio la absorción de potasio para Penissetum
purpureum fue de 37-68 kg/ha (Knoll et al. 2011).
Los objetivos del estudio fueron:
Evaluar la respuesta a la fertilización orgánica con el uso de Biol y potásica
inorgánica en King grass (Pennisetum purpureum) y estimar el potencial
productivo de biogás.
Recomendar la mejor dosis de fertilización para la producción de biomasa
energética con pasto King grass.
Determinar el efecto de la fertilización potásica inorgánica y fertilización orgánica
en la producción energética de biogás estimada para un biodigestor y en la
acumulación de hemicelulosa.
________________________________________________________________________
1Gauggel, C. 2012. Producción de King grass en suelos Honduras (entrevista). Profesor
adjunto Zamorano. Honduras, Universidad Zamorano.
3
4
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Localización del sitio de estudio. El estudio se realizó en la Universidad Zamorano en
un área ubicada a 785 msnm en la zona de producción de Hortalizas (Zona 2) en sentido
noreste de la primera laguna de oxidación y paralelo a los biodigestores de la carrera de
Ingeniería Ambiente y Desarrollo. La topografía del área de estudio es relativamente
plana con una pendiente de 2%.
Clima. La zona tiene una precipitación promedio anual de 1,110 mm, siendo octubre el
mes de mayor precipitación. La temperatura promedio anual es de 24°C con máximas y
mínimas en promedio de 27°C y 22°C en mayo y enero respectivamente. El ensayo se
realizó en los meses de Junio a Septiembre de 2012.
Materiales. Para la descripción de suelo se utilizo: barreno, cinta métrica, penetrómetro
de bolsillo y Tabla Munsell. Para la preparación del suelo se utilizo: rastra Pesada
BALDAN 65 cm diámetro de discos, surcador, tractor JD 5510. Para la siembra: azadón,
estacas de Pennissetum purpureum cv. King grass, fertilizantes: 18-46-0, urea, cloruro de
potasio, y Biol. Para la toma de datos se utilizó: cinta métrica, balanza, picadora de pastos
y análisis de laboratorio.
Condiciones morfológicas y físicas del suelo. Se evaluó la condición del suelo para
determinar la necesidad de mecanización para el acondicionamiento con maquinaria
agrícola, para lo cual se hicieron 2 calicatas en el área de estudio (1 × 1 × 0.75 m) en las
que se describieron con el formato de descripción de perfiles de suelo de la Universidad
Zamorano: Número y profundidad de cada horizonte, color de suelo, textura determinado
por método organoléptico, estructura de suelo, consistencia, cantidad de poros, roca y
límites entre horizontes, raíces y resistencia a la penetración con penetrómetro de bolsillo
(kg/cm2) (Arévalo y Gauggel 2006).
Condiciones químicas del suelo. En área de experimento se tomó una muestra de suelo
antes del establecimiento del cultivo en los primeros 30 cm del suelo, constituido por
ocho submuestras y se determinó mediante análisis químicos en el laboratorio de la
Universidad Zamorano, los nutrientes al inicio del estudio los cuales fueron: pH, materia
orgánica, nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y sodio.
Para el análisis químico de suelos, los métodos utilizados fueron: Relación del suelo (pH),
relación suelo: agua 1:1 determinado por potenciómetro, materia orgánica (%) por el
23
método de Walkley y Black. Para determinar el contenido de nitrógeno se estimó como el
5% de la materia orgánica. El K, Ca y Mg extraídos con solución extractora Mehlich 3 y
determinados con absorción atómica. El P con solución extractora Mehlich 3, determinado
por colorimetría (Arévalo y Gauggel 2007).
Selección de la especie: Pennisetum purpureum cv. King grass se adapta bien desde el
nivel del mar hasta 2,200 m y a temperaturas entre 18° y 30° C, con su óptimo
crecimiento a 24°C. Presenta buen comportamiento desde suelos moderadamente ácidos
a neutros con un pH de 4.5 a 6.2, y con mejor desarrollo en suelos francos profundos,
friables y bien drenados, humedad alta y una precipitación entre 1,200 y 4,000 mm
anuales. Para forraje se conoce que hay rendimientos desde 40 toneladas de materia verde
(MV)/ha/corte hasta más de 120 t MV/ha/año (Espinoza et al. 2001). Pueden realizarse
cortes del pasto entre 40 y 75 días, sus valores de proteína pueden ser de 9% y contenido
de fibra en detergente neutro (FDN) de 72%. El contenido mineral adecuado de un pasto
King grass en el tejido vegetal es de 2.2% de K en hoja (% de MS). Otros rangos
muestran al calcio, fósforo y magnesio como 0.38, 0.30, 0.28 % como los valores
adecuados respectivamente (XI Seminario de Pastos y Forrajes en Sistemas de Producción
Animal 2007). Los requerimientos nutricionales del pasto van desde 200-400 kg N/ha/año
y 350-400kg K ha/año (Rodríguez 1985).
Método de siembra. La especie utilizada para la siembra tenía entre tres a cuatro meses
de edad, en la cual se utilizaron secciones de tallo con tres a cinco yemas con un promedio
de distancia entre yemas de 25 cm. Las semillas se sembraron de manera manual con un
distanciamiento entre surcos de 0.9 m en línea simple con traslape de una yema entre
esquejes y a una profundidad de 10 cm. La distancia entre parcelas fue de 1.8 m. La
densidad de siembra utilizada para el experimento fue de 44,400 plantas/ha.
Fertilización. La fertilización que se aplicó al cultivo corresponde a los tratamientos
establecidos para el ensayo, los cuales se realizaron con base en los resultados del análisis
de suelo realizado antes de la siembra el cual se explica en el Cuadro 1 y se aplicaron con
fertilizantes urea, DAP y KCl (Cuadro 2) fraccionando el total de los requerimientos de
fertilización en ocho, que coincide con el número de cortes por año para condiciones del
trópico, y posteriormente se dividió en dos la aplicación del fertilizante; a los 30 días y 45
días después de siembra, con el 60% y 40% del total a aplicar respectivamente. La
fertilización realizada con Biol se explica en los Cuadros 3 y 4. Para la obtención del
material de fertilización orgánica se utilizaron residuos de excretas del establo de ganado
lechero degradados en un biodigestor (BIOL). El Biodigestor para motivos del ensayo es
alimentado a una relación de 4:1 que corresponden a cuatro partes de agua potable con
una parte de excretas de ganado. Además se utilizó una relación 4:1 para una mezcla
constituida por una parte de excretas de ganado y cuatro partes de agua residual
proveniente de la primera laguna de oxidación de la EAP Zamorano. El Biol se analizó
como abono orgánico en el laboratorio de suelos del Departamento de Ciencia y
Producción Agropecuaria de Zamorano. Se determinó: porcentaje de humedad, N (% N
total) por el método de Kjeldahl, P con digestión húmeda con ácido sulfúrico,
5
23
determinado por colorimetría, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn y Zn por método de digestión
húmeda con ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno, determinado por absorción atómica.
B y S digestión seca con MgNO3, determinados por colorimetría (Arévalo y Guaggel
2007). Al, Sn y Ni por método de digestión húmeda con H2SO4, determinado por
absorción atómica, Cr y Co con digestión seca y determinados por absorción atómica. El
material vegetal fue analizado en el laboratorio mismo. El contenido nutricional del Biol
es bajo para los elementos N, P, Ca y Mg.
Cuadro 1. Nutrientes aplicados (kg/ha) en fertilización inorgánica al cultivo de King grass
(Pennisetum purpureum) en Zamorano, Honduras.
Tratamiento N P2O5 K2O
K-0 83.3 30 0
K-165 83.3 30 200
K-330 83.3 30 400
La fertilización inorgánica se realizó con base en las recomendaciones de Espinoza (2003)
para cubrir los requerimientos nutricionales para Pennisetum purpureum para una
producción baja de 60 t/ha. Los requerimientos sugeridos de N son de 250 kg/ha/año. P205
es de 321 kg/ha/año y K2O de 180 kg/ha/año y se muestran en el Cuadro 2, los
fertilizantes y cantidades utilizadas para cada tratamiento.
Cuadro 2. Fertilizantes aplicados (kg/ha) en cultivo de King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras.
Fertilizante (kg/ha)
Tratamiento Urea DAPβ KCl
δ
K-0 155.6 65.2 0
K-165 155.6 65.2 333
K-330 155.6 65.2 666 βDAP: Fosfato diamónico (18-46-0)
δKCl: Cloruro de potasio (0-0-60).
Cuadro 3. Macronutrientes aplicados (kg/ha) en fertilización orgánica al cultivo de King
grass (Pennisetum purpureum) en Zamorano, Honduras.
Tratamiento N P K Ca Mg
Biol (l/ha) ------------------------------ (kg/ha) ------------------------
2000 Agua Residual 0.8 0.3 2.2 0.6 0.2
2000 Agua Potable 1.0 0.3 2.5 0.6 0.3
3000 Agua Potable 1.6 0.5 3.8 0.9 0.5
Cuadro 4. Micronutrientes aplicados (g/ha) en fertilización orgánica al cultivo de King
grass (Pennisetum purpureum) en Zamorano, Honduras.
6
23
Tratamiento Cu Fe Mn Zn Co Ni Cr Al Sn
Biol (L/ha) ---------------------------------- (g/ha) -------------------------------
2000 Agua
Residual 0.8 7.7 3.0 2.5 0.1 0.2 0.1 2.6 2.0
2000 Agua Potable 1.9 23.4 6.6 3.1
3000 Agua Potable 2.8 35.1 9.9 4.6
Manejo del cultivo. El control de malezas se realizó dentro y entre parcelas de manera
manual, para evitar invasión de los individuos entre parcelas. Debido a que el estudio se
realizó en la época lluviosa, no se utilizó un sistema de riego y se dependió de las
precipitaciones para suplir la demanda hídrica del cultivo. Sin embargo, se utilizó riego
cuando hubo ausencia de precipitaciones por medio de un sistema de aspersión.
Variables a determinar:
Variables agronómicas. Se evaluaron todos los individuos a los 75 días después de
siembra. Los parámetros determinados fueron: altura del tallo desde la base del suelo,
longitud de la hoja, número de macollas por metro, promedio de tallos por macolla en un
metro y número de hojas en un metro.
Para calcular la longitud de la hoja se midió con una cinta métrica desde la base del suelo
hasta la hoja más alta totalmente extendida y por diferencia de tamaño con el tallo se
calculo su longitud. En la zona de muestreo se contó por separado la cantidad de macollas
y tallos que habían en un metro de surco para sacar un promedio del numero de tallos por
macolla en un metro.
Variables de crecimiento. Las mismas variables agronómicas se usaron para crecimiento
pero se tomaban datos cada dos semanas a partir de los 45 días después de siembra hasta
los 75 días después de siembra.
Rendimiento. Se cosechó a los 80 días, edad a la cual el pasto posee la mayor cantidad de
azúcares para uso en ganadería en las condiciones del trópico. Con esta edad se buscó un
balance entre la cantidad de azúcares y el tonelaje de biomasa, ya que para producción
energética al contrario de uso ganadero lo que se busca es mayor cantidad de biomasa con
carbohidratos estructurales. Se determinó el peso fresco por metro de cada surco dentro de
los dos surcos medios, del cual se obtuvo las toneladas por hectárea de materia fresca (MF
t/ha) de cada parcela. Posteriormente se secaron las muestras en un horno durante 72
horas a 70°C para obtener el peso seco de las muestras y se determinaron los rendimientos
de materia seca por hectárea (MS t/ha).
Los datos utilizados para determinar rendimientos fueron ajustados con base en el número
de tallos por hectárea que se considera una población normal para King grass, el
7
23
corresponde a 470,000 tallos por hectárea. Esto con el fin de llevar todos los tratamientos
a una misma población y poder comparar entre ellos y así eliminar la variabilidad del
porcentaje de germinación.
Análisis químico nutricional de material vegetal. Los muestreos se realizaron a los 75
días después de establecida la pastura. El material vegetal a analizar se tomó de la hoja
madura más joven totalmente extendida de la planta. La información obtenida se
interpretó según Espinosa y Bernal (2003), en donde se utilizó para determinar, por medio
de una matriz de diagnóstico, la biodisponibilidad de los nutrientes; la cual se estima
comparando los niveles de fertilidad en el suelo con la concentración de nutrientes en la
hoja al momento de su cosecha (Arévalo y Gauggel 2007). La biodisponibilidad es
deficiente cuando los nutrientes están bajos en el suelo y bajos en la hoja. Adecuada,
cuando están altos en el suelo y en una condición media en la hoja. Alto, considerado
cuando los nutrientes están altos en el suelo y altos en la hoja. La baja biodisponibilidad
se da cuando los nutrientes se encuentran alto en el suelo y bajo en la hoja.
Los elementos fueron determinados en el laboratorio de suelo de la EAP Zamorano con
los mismos métodos descritos para el análisis de Biol: K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn y Zn, P, N,
B, S, Al, Sn, Ni, Cr y Co.
Análisis energético del material vegetal. Una de las dificultades de utilizar biomasa es
que están formados principalmente de complejos lignina-celulosa que son sumamente
difíciles de degradar y sólo un grupo pequeño de organismos son capaces de hacerlo, por
tanto la menor proporción de estos complejos en el material vegetal facilita el proceso de
digestión y aprovechamiento de azúcares estructurales (Martínez et al. 2009). Por tanto a
un mayor contenido de estos carbohidratos solubles como lo es el caso de la hemicelulosa,
se espera mayor aprovechamiento y más rápida velocidad de degradación.
Para determinar parámetros energéticos del pasto se midió el porcentaje de fibra digerible
en detergente ácido (%FAD) extraído con ácido sulfúrico y porcentaje de fibra digerible
en detergente neutro (%FND) extraído con amilasa. El porcentaje de hemicelulosa del
material vegetal (%) se estimó teóricamente por la diferencia entre FND y FAD y
corresponde a la parte de carbohidratos estructurales más solubles en el material vegetal.
Además se establecieron relaciones entre los contenidos de potasio en el material vegetal
y el contenido de hemicelulosa según los tratamientos de fertilización. Las mediciones se
realizaron en el Laboratorio de Análisis de Alimentos Zamorano.
Para determinar la producción potencial de biogás para cada tratamiento se estimó la
cantidad de biogás producida para cada tratamiento (m3) a partir de la materia seca
(Energy, Utility & Environment Conference, 2012) y la producción total (Kw/h) que
puede ser alcanzada para la conversión de energía de un metro cúbico de biogás (Víquez,
2009). Se incluyen los datos de hemicelulosa obtenidos para cada tratamiento para una
caracterización del sustrato utilizado en su potencial como productor de energía.
8
23
Diseño Experimental. Se utilizo un diseño de Bloques Completamente al Azar (BCA),
constituidos por tres bloques y seis tratamientos con un total de 18 unidades. La siembra
se realizó en parcelas de 30.6 m2
(3.6 m × 8.5 m) para un total de cuatro surcos por
parcela, de los cuales se utilizaron los dos surcos medios para la toma de datos y se
delimitó un metro dentro de esos surcos para la medición de variables agronómicas,
crecimiento y rendimiento. Se dejó un surco de por medio entre cada parcela y un metro
de distancia entre los bloques.
Análisis Estadístico. Se realizó separación de medias con análisis ANDEVA utilizando
con probabilidad P≤0.05 con el paquete estadístico SAS ®. Se establecieron diferencias
para determinar la dosis adecuada para la fertilización potásica en base a la producción de
biomasa. Para el análisis energético, se realizaron correlaciones entre materia Seca (t/ha) y
porcentaje de hemicelulosa de los diferentes tratamientos.
9
20
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Variables agronómicas. En todos los tratamientos inorgánicos e orgánicos no se
encontraron diferencias entre altura del tallo (cm) y longitud de la hoja (cm). El número
de macollas por metro (macollas/m) fue similar para todos los tratamientos. El número de
tallos promedio por macolla obtenidos con la fertilización inorgánica es igual para todos
los tratamientos y diferente en la fertilización orgánica; en donde el mayor número de
tallos por macolla se obtuvo con las dosis de 3000 Agua Potable y 2000 Agua Potable.
Las demás variables de crecimiento como número de hojas/m, número de tallos/ha y
número de tallos/m2 fueron similares entre tratamientos para ambos tipos de fertilización
inorgánica y orgánica (Cuadro 5 y 6).
Cuadro 5. Variables agronómicas para pasto Pennisetum purpureum cv. King grass a los
75 días después de siembra bajo diferentes dosis de fertilización inorgánica en Zamorano,
Honduras.
Altura tallo Longitud hoja Tallos promedio/
(cm) (cm) Macollas/m macolla Tallos/m Hojas/m Tallos/ha Tallos/m²
K-0 113.2 a 113.2 a 7.1 a 7.5 a 53 a 448 591,630 59 a
K-165 104.4 a 115.9 a 4.8 a 7.0 a 34 a 410 384,060 38 a
K-330 100.7 a 109.5 a 4.5 a 9.3 a 42 a 486 471,750 47 a
CV 9.04 4.26 11.74 25.2 33.68 22.5 33.67 33.67
R² 0.88 0.79 0.89 0.60 0.51 0.58 0.51 0.51
Pr<F 0.04 0.11 0.04 0.36 0.49 0.38 0.49 0.49
Tratamiento
abc Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
Cuadro 6. Variables agronómicas para pasto Pennisetum purpureum cv. King grass a los
75 días después de siembra bajo diferentes dosis de fertilización orgánica en la Zamorano,
Honduras.
23
Tratamiento Altura tallo Longitud hoja Tallos promedio/
Biol (l/ha) (cm) (cm) Macollas/m macolla Tallos/m Hojas/m Tallos/ha Tallos/m²
2,000 Agua Residual 96.0 a 110.3 a 7.5 a 5.8 a 44 a 383 485,070 49 a
2,000 Agua Potable 82.8 a 104.4 a 5.6 a 8.3 a 50 a 393 559,440 55 a
3,000 Agua Potable 101.9 a 108.0 a 5.6 a 9.1 a 51 a 457 572,760 57 a
CV 16.4 6.0 28.4 16.67 35.3 10.81 35.31 35.3
R² 0.84 0.82 0.49 0.84 0.90 0.88 0.90 0.90
Pr<F 0.07 0.09 0.52 0.07 0.98 0.04 0.98 0.98 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
Variables de crecimiento: Se presentan en la misma figura resultados de fertilización
inorgánica y orgánica aunque se analizaron de forma independiente sin diferencia
significativa entre cada fuente de fertilización.
Altura del tallo. A partir de los 45 días después de siembra, inicia mayor crecimiento en
la altura del tallo y esta tendencia se mantiene hasta el final del ciclo (Figura 1). El
tratamiento que mostró el mayor crecimiento fue el K-0 y siendo el tratamiento 2000
Agua potable el que mostro el menor crecimiento. Los otros tratamientos mostraron al
final del ciclo un crecimiento similar. El tamaño total de la planta al final del cultivo está
definido entonces principalmente por la altura del tallo.
Figura 1. Altura de tallo (cm) del pasto King grass (Pennisetum purpureum) en Zamorano,
Honduras.
Longitud de la hoja. El crecimiento en longitud de la hoja de los 45 a los 60 días después
de siembra es mayor. A partir de los 60 a los 75 días después de siembra disminuye el
0
20
40
60
80
100
120
45 50 55 60 65 70 75
Alt
ura
tal
lo (
cm)
Días después de siembra
K-0 K-165 K-330 2000 Agua potable 3000 Agua potable 2000 Agua residual
11
11
23
crecimiento (Figura 2). Sin embargo no se muestran diferencias para ningún tratamiento
en la longitud de la hoja (cm).
Figura 2. Longitud de la hoja (cm) del pasto King grass (Pennisetum purpureum) en
Zamorano, Honduras.
Número de macollas por metro. El macollamiento del cultivo muestra una tendencia de
incremento al inicio del ciclo y se estabiliza a los 60 días después de siembra en todos los
tratamientos. Con la fertilización inorgánica existe un número mayor de macollas desde el
inicio del ciclo en el tratamiento K-0 sin diferencias estadísticas significativas. Para la
fertilización orgánica el mayor número de macollas se dio en el tratamiento 2000 Agua
residual sin diferencia estadistica. Sin embargo es importante recalcar que el número de
macollas está relacionado con el porcentaje de germinación del cultivo (Figura 3). El
cultivo de King grass presenta problemas de germinación debido a la pobre escogencia del
material de siembra y una condición genética inherente de la especie (Muñoz y Lardizabal
2011).
40
50
60
70
80
90
100
110
120
45 50 55 60 65 70 75
Longit
ud d
e hoja
(cm
)
Días después de siembra
K-0
K-165
K-330
2000 Agua potable
3000 Agua potable
2000 Agua residual
12
23
Figura 3. Número de macollas por metro en el cultivo King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras.
Número de tallos promedio por macolla. Es una variable relacionada con el porcentaje
de germinación del cultivo y el hábito de crecimiento del mismo se estabiliza a los 60 días
después de siembra (Figura 4).
Figura 4. Número de tallos promedio por macolla en un metro de King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
45 50 55 60 65 70 75
Núm
ero d
e m
acoll
as/m
Días después de siembra
K-0
K-165
K-330
2000 Agua potable
3000 Agua potable
2000 Agua residual
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
45 50 55 60 65 70 75
Pro
med
io t
allo
s pro
med
io/m
acoll
a
Días después de siembra
K-0 K-165
K-330 2000 Agua potable
3000 Agua potable 2000 Agua residual
12 13
23
Número de hojas por metro. En K-330 aumentaron más y aceleradamente comparado
con todos los demás tratamientos inorgánicos hasta los 60 días después de siembra,
manteniéndose superior al final del ciclo con la misma tendencia que el número de tallos.
Se atribuye a la variación en germinación. La tendencia en la acumulación del número de
hojas para todos los tratamientos es a la alza desde el establecimiento de la pastura (Figura
5).
Figura 5. Número de hojas por metro en Pennisetum purpureum cv. King grass en
Zamorano, Honduras.
Variables de rendimiento. Los mayores rendimientos de materia seca (MS t/ha) se
obtuvieron con K-165 y K-330 sin diferencia entre ellos (Cuadro 7), coincidiendo con los
obtenidos por Xy et al. (2011) que obtuvieron rendimientos en un rango de 75-150
t/ha/año de materia seca. Con fertilización orgánica, no hay diferencias en ningún
tratamiento en la producción de materia seca y materia fresca (MS t/ha y MF t/ha)
(Cuadro 8). Los resultados son menores que los obtenidos por Espinoza et al. (2001) pero
mayores para la fertilización inorgánica con rendimientos de 120 t/ha/año de materia seca.
0
100
200
300
400
500
600
45 50 55 60 65 70 75
Núm
ero h
oja
s/m
Días después de siembra
K-0
K-165
K-330
2000 Agua potable
3000 Agua potable
2000 Agua residual
14
23
Cuadro 7. Producción de materia fresca y materia seca (t/ha) a los 80 días después de
siembra con diferentes dosis de fertilización inorgánica del pasto King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras.
MF MS
MF MS Humedad MF MS ajustada ajustada
Tratamiento (t/ha) (t/ha) (%) (g/tallo) (g/tallo) (t/ha) (t/ha)
K-0 42.1 5.6 86.7 71.1 9 35.3 a 4.7 b
K-165 56.2 8.4 85 146.3 22 74.8 a 10.7 a
K-330 58.3 8.3 85.8 123.6 18 58.1 a 8.4 ab
CV 31.54 22.13
R² 0.74 0.84
Pr<F 0.16 0.05 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
Cuadro 8. Producción de materia fresca y materia seca (t/ha) con diferentes dosis de
fertilización orgánica (L/ha) del pasto King grass (Pennisetum purpureum) en Zamorano,
Honduras.
MF MS
MF MS Humedad MF MS ajustada ajustada
Tratamiento (t/ha) (t/ha) (%) (g/tallo) (g/tallo) (t/ha) (t/ha)
2000 Agua Residual 44 6.9 84.4 90.7 14 42.4 a 6.7 a
2000 Agua Potable 35.4 5.2 85.2 63.2 9 31.5 a 4.6 a
3000 Agua Potable 42.1 6.2 85.2 73.5 11 38.6 a 5.7 a
CV 44.68 42.87
R² 0.39 0.46
Pr<F 0.66 0.57 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
La fertilización inorgánica aumenta los rendimientos de materia seca al aumentar la dosis
aplicada pero disminuye al aplicar la dosis más alta de potasio de 330 kg/ha. La
producción de materia seca en K-165 y K-330 es superior a la obtenida por Fuisa et
al. (2009) y menor para los demás tratamientos inorgánicos e orgánicos. Sin embargo
todos los resultados obtenidos son superiores a los obtenidos por los mismos autores bajo
condiciones pobres; pero los resultados obtenidos son menores a los obtenidos por
Ramírez et al. (2008) para la producción en época lluviosa en un pluvisol en Cuba.
Análisis químico nutricional del material vegetal. Los niveles de N, P, K y S se
encuentran en niveles óptimos a nivel del tejido foliar, sin embargo Ca y Mg son bajos
(Cuadro 9). Los análisis de suelo se tomaron al inicio del ciclo del cultivo (Cuadro 10). En
este análisis cabe destacar que el P y K se encuentran en niveles altos en el suelo y el
14 15
23
único elemento en nivel bajo es el Mg. Todos los demás elementos se encuentran en
niveles adecuados.
Cuadro 9. Análisis foliares a los 75 días del cultivo de King grass (Pennisetum
purpureum) bajo diferentes dosis de fertilización orgánica e inorgánica en Zamorano,
Honduras.
K-0 K-165 K-330 2000 Agua Residual 2000 Agua Potable 3000 Agua Potable
N 1.5 1.8 1.7 2.1 1.6 1.6 1.8
P 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3
K 1 2.2 2.3 2.4 2.3 3.1 2.6
Ca 0.5 0.3 0.3 0.5 0.3 0.3 0.3
Mg 2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
S 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
Cu 6 7 6 10 7 7 8
Fe 100 48 47 56 42 43 54
Mn 50 51 49 162 48 45 59
Zn 20 20 17 32 10 17 21
B 20 8 9 7 7 6 10
TratamientoNivel Óptimo
§Nutriente
----------------------------------------------------------------------------------------------- % -------- -------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------- --------mg/kg --------------------------------------------------------------------------------------
K: Dosis (K kg/ha) aplicados: 0, 165 y 330, respectivamente.
(L/ha Biol) 2000 Agua Residual, 2000 Agua Potable y 3000 Agua Potable,
respectivamente.
§: Fuente: Espinosa y Bernal 2003.
Cuadro 10. Análisis de nutrientes de inicio del cultivo de King grass (Pennisetum
purpureum) en Zamorano, Honduras.
pH MO§ N total P K Ca Mg Na
Análisis Laboratorio ------------%------------ mg/kg -----------% Satuacion de bases-----------
6.1 3.3 0.17 85.6 11 76.9 10.5 1.6
Rangos Óptimos 6-6.5 2-4 0.2-0.5 13-30 3-5 50-75 15-20 <15
Interpretación Medio Medio Alto Alto Alto Bajo Adecuado
§: MO: Materia orgánica.
En la matriz de biodisponibilidad cabe destacar que en el K la biodisponibilidad es
adecuada en todos los tratamientos. A pesar que el P en el suelo es alto, la planta toma lo
que necesita. Los únicos macroelementos que se encuentran en disponibilidad baja son el
Ca y Mg para todos los tratamientos, exceptuando al calcio en el tratamiento K-330,
16
23
donde el K ayudó a la absorción de Ca. Los microelementos no se midieron en el suelo,
por lo que no explica su comportamiento.
Cuadro 11. Matriz de biodisponibilidad del cultivo de King grass (Pennisetum
purpureum) bajo diferentes dosis de fertilización inorgánica y orgánica en Zamorano,
Honduras.
K-0 K-165 K-330 2000 Agua Residual 2000 Agua Potable 3000 Agua Potable
Bajo Ca, Mg, Fe, B Ca, Mg, Fe, B Mg, Fe, B Ca, Mg, Fe, Mn, B Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, B Ca, Mg, Fe, B
Adecuado P, K, N, S, Cu, Mn, Zn P, K, N, S, Cu, Mn, Zn P, K, N, Ca, S P, K, N, S, Cu, Zn P,K, N, S, Cu P, K, N, S, Cu, Mn, Zn
Alto Cu, Mn, Zn
TratamientoBiodisponibilidad
Al conocer el consumo total de nutrientes que el cultivo extrae (Cuadro 12) se puede
estimar la dosis sugerida para producir una tonelada de materia seca/corte de Pennisetum
purpureum, logrando más eficiencia en aplicación de fertilizantes (Bertsch 2005).
El mayor consumo de nutrientes se dio en K-330 y los consumos de K-0 y K-165 son
similares. Sin embargo los mayores rendimientos en materia seca (MS t/ha) se obtuvieron
en los tratamientos K-165 y K-330 respectivamente. La absorción de potasio en todos los
tratamientos inorgánicos es menor a la encontrada por Knoll et al. (2011) para la primera
cosecha
Cuadro 12. Macronutrientes extraídos (kg/t MS) usando diferentes dosis de fertilización
potásica inorgánica en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano,
Honduras.
N P K Ca Mg S
Dosis ------------------------- (kg/t) -----------------------------------------------
K-0 18.4 a 3.2a 22.2a 3.1a 1.0a 0.9a
K-165 17.3 a 2.6b 23.2a 3.2a 0.9a 0.9a
K-330 20.5 a 3.0a 24.1a 5.0a 1.4a 1.2a
CV 9.0 3.8 4.8 54.0 55.2 12.5
R² 0.9 1.0 0.9 0.5 0.4 0.9
P<F 20.5 3.0 24.1 0.5 0.6 0.1 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
En la extracción de los microelementos extraídos en la fertilización potásica inorgánica,
el tratamiento K-330 mostro una mayor absorción de Cu, Mn y Zn en comparación con K-
0 y K-165, a diferencia de Fe y B que tuvieron un consumo similar (Cuadro 13).
17
23
Cuadro 13. Micronutrientes extraídos (g/t) usando diferentes dosis de fertilización
potásica inorgánica en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano,
Honduras.
Tratamiento
Cu Fe Mn Zn B
---------------------------- (g/t MS) -----------------------------
K-0 7.1b 47.5a 50.9a 19.6a 8.0a
K-165 6.3b 46.7a 49.3a 16.9a 9.3a
K-330 10.4a 56.4a 162.5a 32.3a 7.1a
CV 16.30 13.70 116.50 94.30 58.30
R² 0.83 0.80 0.50 0.26 0.61
P<F 0.08 0.11 0.48 0.83 0.33 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
Con la fertilización orgánica el mayor consumo de nutrientes se dio al aplicar la dosis
2000 Agua potable y 3000 Agua potable. Sin embargo los rendimientos en materia seca
(MS t/ha) son similares para todos los tratamientos sin diferencia estadística (Cuadro 14).
Con esta fertilización la cantidad extraída nutrientes es mayor a lo obtenido por Knoll et
al. (2011). La cantidad de Ca y Mg es menor a la obtenida por Ramirez et al. (2008) así
como también la cantidad de K extraído para los tratamientos 2000 Agua Residual y 3000
Agua Potable. Sin embargo el P extraído en todos los tratamientos orgánicos es mayor a
los obtenidos el mismo autor. La cantidad de potasio extraído en la fertilización orgánica
es mayor en todos los tratamientos comparados con la cantidad extraída para la
fertilización inorgánica.
Cuadro 14. Macronutrientes extraídos (kg/t MS) usando diferentes dosis de fertilización
orgánica en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano, Honduras.
Tratamiento N P K Ca Mg S
Biol (L/ha) ------------------ (kg/t) -----------------------------------
2000 Agua Residual 15.9a 3.1a 23.1a 2.8a 0.9a 0.8a
2000 Agua Potable 15.9a 3.6a 31.3a 3.0a 1.1a 0.8a
3000 Agua Potable 18.4a 3.3a 26.3a 3.1a 0.9a 1.2a
CV 9.70 32.10 29.90 19.60 31.00 23.60
R² 0.85 0.35 0.43 0.22 0.58 0.68
P<F 0.07 0.71 0.60 0.88 0.37 0.23 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
La contaminación química proveniente del material digestado proviene principalmente de
fuentes desechos humanos como aguas negras los cuales pueden incluir metales pesados.
Los metales pesados en desechos animales son introducidos por medio de la dieta y
cuando el Biol es reciclado a campo como un fertilizante estos compuestos pueden
18
23
permanecer en el suelo y causar problemas. Es por ello importante el monitoreo de los
elementos componentes de estos materiales materia prima para alimentar un biodigestor
Lukehurst et al. (2010). Los microelementos y elementos pesados que se aplicaron con los
Bioles fueron muy bajos (Cuadro 15)
Cuadro 15. Micronutrientes y metales pesados (g/ha) aplicados usando diferentes dosis de
fertilización orgánica (L/ha) en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en
Zamorano, Honduras.
Tratamiento Cu Fe Mn Zn Co Ni Cr Al Sn
Biol (L/ha) ---------------------------------- (g/ha) -----------------------------
2000 Agua Residual 0.76 7.71 3.01 2.51 0.10 0.20 0.12 2.63 2.0
2000 Agua Potable 1.90 23.43 6.60 3.10
3000 Agua Potable 2.84 35.14 9.90 4.65
Los micronutrientes extraídos de los tratamientos de las diferentes dosis de fertilización
orgánica mostraron un consumo similar (Cuadro 16).
Cuadro 16. Micronutrientes extraídos (g/t MS) usando diferentes dosis de fertilización
orgánica (L/ha) en el cultivo de Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano,
Honduras.
Tratamiento Cu Fe Mn Zn B
Biol (L/ha) ---------------------------- (g/t) -------------------------------
2000 Agua Residual 7.0a 41.7a 47.9a 9.9b 7.0a
2000 Agua Potable 7.0a 43.0a 45.3a 17.1ab 6.4a
3000 Agua Potable 7.6a 54.4a 59.3a 21.4a 9.9a
CV 11.70 17.50 21.70 26.70 38.00
R² 0.71 0.58 0.46 0.76 0.69
P<F 0.20 0.39 0.56 0.14 0.22 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
La cantidad de metales pesados extraídos en bioles con agua residual o potable son
similares (Cuadro 17). En Honduras no hay referencias de niveles adecuados de metales
pesados por lo que no se interpretó.
19
23
Cuadro 17. Metales pesados extraídos (g/t MS) usando diferentes fuentes de agua en
mezcla de BIOL para fertilización orgánica (L/ha) en el cultivo de Pennisetum purpureum
cv. King grass en Zamorano, Honduras.
Tratamiento Co Ni Cr Al Sn
Biol (L/ha) ---------------------------- (g/t) ----------------------------
2000 Agua Residual <0.05a 1.64a <0.06a 50.72a <1.00a
2000 Agua Potable <0.05a 1.40a <0.06a 77.34a <1.00a
CV
37.4 0.06 43.5
R²
0.95 0.06 0.84
P<F 0.06 0.06 0.23 abc
Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
Análisis energético del material vegetal. El mayor contenido de hemicelulosa se obtuvo
en K-0 para la fertilización potásica inorgánica (Cuadro 18).
Cuadro 18. Comparación del contenido de fibra acido y neutro detergente y contenido de
hemicelulosa del pasto Pennisetum purpureum cv. King grass bajo diferentes dosis de
fertilización inorgánica en Zamorano, Honduras.
Tratamiento FND (%) δ FAD (%)
β Hemicelulosa (%)
K-0 73.9 a 70.6 b 3.3 a
K-165 73.7 a 72.3 a 1.4 b
K-330 71.1 b 70.5 b 0.6 c δ FND:
Fibra Neutro Detergente βFAD: Fibra Acido Detergente
abc Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
En la fertilización orgánica el contenido de hemicelulosa se mantiene similar con el
aumento de la dosis de Biol con agua potable, sin embargo tampoco se encontraron
diferencias significativas en los tratamientos con dosis de agua potable y agua residual
(Cuadro 19).
Cuadro 19. Comparación del contenido de bajo diferentes dosis de fertilización orgánica
(L/ha) en Zamorano, Honduras.
Tratamiento FND (%)
δ FAD (%)
β Hemicelulosa (%)
Biol (L/ha)
2000 Agua Residual 73.6 a 71.0 a 2.6 a
2000 Agua Potable 72.9 b 69.8 b 3.0 a
3000 Agua Potable 74.1 a 71.2 a 2.9 a δ FND:
Fibra Neutro Detergente
βFAD: Fibra Acido Detergente
abc Valores en columnas con distinta letra, difieren estadísticamente entre sí (P<0.05).
20
23
Para relacionar el contenido de hemicelulosa (%) de cada tratamiento y la cantidad de
materia seca producida (MS t/ha) se determinó la cantidad de hemicelulosa (t/ha) para
cada tratamiento (Cuadro 20). La mayor cantidad de hemicelulosa se obtiene para la
fertilización inorgánica en K-0 y K-165 respectivamente. En la fertilización orgánica el
mayor contenido de hemicelulosa se obtiene del tratamiento 2000 Agua residual.
Cuadro 20. Cantidad de hemicelulosa producida (t/ha) a partir de la materia seca (t/ha)
producida bajo diferentes dosis de fertilización orgánica e inorgánica del pasto
Pennisetum purpureum cv. King grass en Zamorano, Honduras.
Fertilización Inorgánica Fertilización Orgánica
Tratamiento MS Hemicelulosa
Tratamiento
MS Hemicelulosa
(t/ha) (t/ha) (t/ha) (t/ha)
K-0 4.5 0.15
2000 Agua Residual 6.7 0.17
K-165 10.4 0.14
2000 Agua Potable 4.4 0.13
K-330 8.3 0.05
3000 Agua Potable 5.1 0.15
En la producción de potencial de biogás, los resultados obtenidos son efecto
principalmente de la producción de materia seca para cada tratamiento orgánico e
inorgánico. Sin embargo, se espera que la producción de biogás y la velocidad de
degradación del sustrato sean afectadas además por la composición de fibras del pasto
(Cuadro 21). Se incluyen los datos de hemicelulosa obtenidos para cada tratamiento para
una caracterización del sustrato utilizado en su potencial como productor de energía.
En la fertilización inorgánica se obtuvieron los mayores de rendimientos de MS, en donde
K-165 tuvo en el mayor potencial de producción de biogás. Sin embargo, el aumento de
la dosis de fertilización potásica inorgánica es inverso al porcentaje de hemicelulosa que
el pasto acumula.
Cuadro 21. Producción de biogás (m3) estimado a partir de Pennisetum purpureum cv.
King grass con diferentes dosis de fertilización inorgánica en Zamorano, Honduras.
Tratamiento MS Biogás
Kw/h Hemicelulosa
(t/ha) (m³) (%)
K-0 4.5 770 954 3.3
K-165 10.4 1778 2205 1.4
K-330 8.3 1419 1760 0.6
En la fertilización orgánica, la cantidad de producción de biogás es similar entre los
tratamientos al tener rendimientos similares de materia seca. A diferencia de la
fertilización potásica inorgánica, el Biol aplicado no tuvo ningún efecto en el porcentaje
de hemicelulosa en los tratamientos (Cuadro 22).
21
23
Cuadro 22. Producción de biogás (m3) estimado a partir de Pennisetum purpureum cv.
King grass con diferentes dosis de fertilización orgánica en Zamorano, Honduras.
Tratamiento MS Biogás Kw/h
Hemicelulosa
Biol (L/ha) (t/ha) (m³) (%)
2000 Agua Residual 6.7 1146 1421 2.6
2000 Agua Potable 4.4 752 933 3.0
3000 Agua Potable 5.1 872 1081 2.9
Se establecieron relaciones entre la cantidad de nitrógeno y potasio absorbidos (N y K
kg/t) y el contenido de hemicelulosa (%) del material Pennisetum purpureum cv. King
grass sin encontrar ninguna correlación (Cuadro 23).
Cuadro 23. Correlaciones entre contenido de nitrógeno y potasio con la cantidad
hemicelulosa para la fertilización orgánica e inorgánica del pasto Pennisetum purpureum
cv. King grass en Zamorano, Honduras.
Orgánico Inorgánico
Nutriente Hemicelulosa (%) P Hemicelulosa (%) P
N (kg/t) 0.083 0.83
-0.097 0.80
K (kg/t) 0.048 0.90 -0.362 0.34
Se establecieron ecuaciones para determinar la cantidad de materia fresca (t/ha), materia
seca (t/ha) y contenido de hemicelulosa (%) a partir de las dosis de fertilización potásica
inorgánica y orgánica para un corte. Las ecuaciones se determinaron con los datos
obtenidos en el experimento y para cada una de ellas se muestra la adecuación al modelo
utilizado, donde únicamente la cantidad de hemicelulosa a partir de la dosis aplicada con
fertilizante inorgánica puede ser utilizada (Cuadro 24).
Cuadro 24. Ecuaciones para la determinación del contenido de hemicelulosa % (H),
materia fresca (MF t/ha) y materia seca (MS t/ha) a partir de dosis de fertilización potásica
inorgánica (K kg/ha) y fertilización orgánica (Biol L/ha) en Pennisetum purpureum cv.
King grass para un corte en Zamorano, Honduras.
Orgánico Inorgánico
Variable Dosis R2
Dosis R
2
(L/ha) (%) (kg/ha) (%)
Hemicel(%) H= 2.68667+0.00005667d 1.33
H= 3.11833-0.00678d 93
MF (t/ha) MF= 34.83167 +0.00242d 1.28
MF= 44.08444+0.04052d 33
MS (t/ha) MS= 5.70833+0.00016833d 0.28 MS= 6.10056 +0.00669d 42
22
23
4. CONCLUSIONES
La producción del materia Seca del pasto King grass aumenta significativamente con
el aumento de la dosis de potasio hasta 165 kg/ha en la fertilización inorgánica, su
producción es menor y con dosis mayores a los 80 días de edad de corte.
La dosis de fertilización recomendada con la utilización de Biol como fuente nutritiva
del pasto King grass es de 2,000 L/ha con el uso de agua residual. El aumento de la
dosis de fertilización orgánica no aumenta significativamente la producción de materia
seca (kg/ha).
El aumento de la dosis de fertilización potásica inorgánica en el cultivo de King grass
aumenta la producción de materia seca (t/ha) del cultivo pero es inverso al porcentaje
de hemicelulosa que el cultivo acumula y por tanto mayor dificultad de degradación y
mayor tiempo de retención hidráulica.
Para la fertilización orgánica no existe un efecto de aumento en la acumulación de
hemicelulosa del material King grass con el aumento de la dosis de Biol.
Teóricamente se estimó, basados en la producción de materia seca, que la mayor
cantidad potencial de biogás (m3) a partir de la digestión del pasto King grass como
materia prima para producción energética se obtiene para la fertilización inorgánica
con dosis de 165 kg/ha de potasio y con dosis de 2,000 L/ha agua residual para la
fertilización orgánica.
El rendimiento de materia seca (kg/ha) del pasto King grass es mayor al utilizar dosis
de Biol de 2000 L/ha en combinación con agua residual. Sin embargo no es
significativamente diferente al utilizar 2,000 y 3,000 L/ha de Biol con agua potable.
23
5. RECOMENDACIONES
Realizar estudios de respuesta a la fertilización nitrogenada del pasto King grass con
fines de producción energética para evaluar la respuesta a este nutriente y el estudio de
la especie bajo condiciones pobres de fertilidad.
Utilizar diferentes relaciones en la composición de la mezcla de preparación del Biol
para obtener fertilizante orgánico con diferentes concentraciones de minerales y
evaluar respuesta del pasto a otras dosis de fertilización.
Evaluar la respuesta del pasto para producción energética a la fertilización orgánica en
combinación con dosis de fertilización inorgánica.
Determinar el efecto de la edad de corte en la producción de biomasa para generación
de biogás del pasto King grass.
Realizar estudios de caracterización del pasto King grass y su contenido de fibras
celulosa y lignina para la producción energética.
Evaluar el comportamiento del pasto King grass como sustrato en un biodigestor para
validar información estimada de la producción potencial de biogás, determinando los
m3 de biogás generados por kg materia seca y estableciendo una relación con el
contenido de fibra presente.
23
6. LITERATURA CITADA
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